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Circuito de aire acondicionado Parte 2 - Monografía



 
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Esta válvula tiene una, llamémosle pared, que separa la cámara bajo membrana del conducto de salida del gas hacia el evaporador, esta “pared” está atravesada por los ejes de apoyo del platillo que sostiene el apoyo de la bola de cierre.

Este tipo de válvula se llama de compensación externa y es para aumentar la sensibilidad de la válvula.

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VÁLVULAS DE EXPANSIÓN MONOBLOQUE:



Actualmente se usan este tipo de válvula sin bulbo externo ya que interiormente efectúan la compensación necesaria y el trocito de capilar que llevan algunas es únicamente para cargar de gas la parte superior de la membrana.

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El platillo de apoyo de la membrana comunica a ésta y ésta a su vez al gas contenido en su cámara superior ( el cual disminuye o aumenta su presión ) la temperatura del gas a la salida del evaporador.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN DE TUBO:



En algunas instalaciones de AA en diversos modelos de automóvil ( MB-Audi-Ford-GM ) utilizan las llamadas válvulas de tubo ya que van situadas en el tubo de entrada del evaporador y además porque en su interior llevan un tubito calibrado según necesidades a través del cual pasa siempre la misma cantidad de gas líquido.

El tipo de paso viene dado por el color del plástico que forma su cuerpo. Blanco, Naranja, Rojo, Verde, Negro.

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CONDENSADOR:



El condensador de un circuito frigorífico es un intercambiador de calor situado a la salida del compresor, que recibe le gas comprimido por este, a alta temperatura.

CONDENSACIÓN:



La condensación de un vapor puede producirse en varias formas:

- Extrayendo calor
- Aumentando la presión y manteniendo la temperatura constante
- Combinando ambos métodos.

Extrayendo calor: Un vapor saturado es aquel que en una condición tal que cualquier enfriamiento posterior causará la condensación de parte del vapor.
Cuando se enfría el vapor, las moléculas no pueden mantener la suficiente energía y velocidad para vencer las fuerzas atractivas mutuas y permanecer como moléculas de vapor.

Algunas moléculas, sujetas a las fuerzas de atracción recuperan la estructura molecular del estado líquido, si se sigue extrayendo calor más moléculas licuarán, hasta convertirse todas en líquido.

La rapidez con la que fluya el calor a través de las paredes del condensador al medio condensante es una función de tres factores:

- Área de superficie condensante
- Coeficiente de conductancia de las paredes del condensador
- La diferencia de temperaturas entre el evaporador refrigerante y el medio condensante.

Si consideramos los antiguos condensadores de tubo de cobre y aletas de aluminio, con tubo de unos 10 mm de diámetro, la separación entre tubos era de unos 20 mm con lo que cabían pocos en un espacio fijo.

Si en vez de tubo de 10 mm se utilizaran tubos de 5 mm de diámetro cabrían mas tubos en el mismo espacio.
Pero esta operación no es tan simple, porque al reducir el paso aumenta la pérdida de carga y pasa menos gas.

La sección de un tubo de 10 mm es de 78,54 mm².
La sección de un tubo de 5 mm es de 19,63 mm².

Por lo cual para simplemente, tener la misma sección habría que colocar 4 tubos de 5 por cada uno de 10, sin tener en cuenta las perdidas de carga.
Para logras una mejor condensación se han construido tubos de aluminio extrusionados y reticulados.
De esta forma se acerca la totalidad del gas a las paredes del tubo, con lo cual se aumenta la conductibilidad del calor y con menos longitud se mejora la condensación.

Se ha mejorado aún este sistema con los condensadores de flujo paralelo, que también usan tubos de aluminio estrusionado y reticulado, pero de menor grosor tanto el tubo como las paredes y para obviar el problema de las perdidas de carga se montan haces tubos entre los colectores con lo que se aumenta mucho el paso de gas.

TIPOS DE CONDENSADOR:



Existen varios tipos de condensador:



- Serpentín de tubos de cobre y aletas de aluminio
- Serpentín de tubo extrusionado plano, reticulado de aluminio y aletas de aluminio
- De flujo paralelo y multiflujo
- De flujo paralelo serpentines y aletas

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SERPENTÍN DE TUBO DE COBRE Y ALETAS DE ALUMINIO:



Normalmente estos condensadores están formados por dos circuitos paralelos de tubo de cobre.

Igual que en los evaporadores está formado por tiras de aletas embutidas y dobladas. A través de las mismas se colocan las horquillas de tubo de cobre.
Formado el paquete los tubos son expansionados haciéndose el total contacto con las aletas. Finalmente se sueldan las curvas a los tubos en horquilla formando los circuitos y los tubos de entrada y salida.

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SERPENTÍN DE TUBO RETICULADO:



Este modelo tiene la ventaja sobre otros modelos que su rendimiento es muy elevado y e precio menos caros que los otros.
Entre los tubos planos va una aleta de aluminio embutida, y soldada al horno.

FLUJO PARALELO O MULTIFLUJO:



Este tipo es el de mayor rendimiento existente; su construcción es parecida a los radiadores. Formado por dos colectores laterales unidos por tubo reticulado extrasionado de sección muy delgada unos 2 mm de grosor en aluminio.

Entre los tubos, aleta embutida rasgada y doblada en zigzag.
Todo el conjunto es soldado al horno por el sistema NOCOLOCK.

EL paquete de tubos es cambiado en sentidos direccionales de paso por medio de placas insertadas en los colectores.
Este tipo de condensador fue proyectado para trabajar con el nuevo refrigerante R-134a.

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Flujo paralelo y serpentines:



Este modelo también de un alto rendimiento es de fabricación similar al modelo anterior.

Pero los tubos en vez de ser tramos rectos forman serpentines en forma de S con lo cual permite que las dilataciones y contracciones producidas al calentarse y enfriarse tiene un cierto nivel de elasticidad mejorando el rendimiento por fatiga.


Filtro Deshidratador:



El filtro es uno de los componentes básicos del sistema de aire acondicionado.


Su función es múltiple:



- Retiene partículas
- Retiene humedad
- Retiene partículas ácidas
- Actúa como contenedor de gas líquido
- Algunos disponen de mirilla, control de calidad de condensación.

De construcción y forma muy diversas. Normalmente de tubo de acero sin soldaduras con una tapa superior y otra inferior. Embutidos en acero, extrusionado de aluminio..etc.

Lo que sí es común en todos los modelos es una entrada por su parte superior y salida mediante un tubo sonda desde la parte superior hasta casi el fondo.
En el tubo sonda va dispuesto un ” sándwich ” formado por una chapa con taladros, un disco de fieltro, una capa con cierta cantidad de deshidratante, otro disco de fieltro y otra chapa perforada.

El material deshidratante es un producto que básicamente absorbe la humedad y para el que se han utilizado distintos productos como silicagel, Molecular Sieves …etc.

El mas utilizado son las zeolitas, que se presentan en forma de bolitas cerámicas de oxido de silicio (97%) y oxido de aluminio (3%).

Tal como se ha dicho, entre el compuesto de las bolitas circulan libremente las moléculas de refrigerante y de los lubricantes pero no las de agua o ácido que quedan absorbidas en las mismas, pudiendo llegar a saturar el conjunto en caso de altas cantidades.

En este caso, tanto el agua como los ácidos acaban pasando y circulando por el sistema siendo causantes de graves problemas.
Las zeolitas en algunos casos van compactadas en forma de tubo de diámetro interior igual al tubo sonda y exterior igual al interior del tubo-cuerpo filtro, para evitar que el paso del gas se muevan rozando entre si y produciendo un polvillo que se sitúa sobre el fieltro inferior taponando el paso del gas e inutilizando el filtro.

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Es muy aconsejable cambiar los filtros:



1. Cada tres años, especialmente en los coches con climatizador
2. Cuando por accidente se producen roturas en el condensador o tuberías.
3. Cuando por trabajos de mecánica se ha dejado el circuito abierto varios días.
4. Cuando se congela o la temperatura es caliente en la entrada y fría a la salida.
5. Cuando se tapona o hay dudas de posible taponamiento.


Retrofit



Debido a su ataque a la capa de ozono y a su alta contribución al efecto invernadero, los gases refrigerantes CFC han de ser eliminados y sustituidos por otros de similares características que no presenten estos inconvenientes.

Tal como ya hemos comentado ha sido elegido como sustituto del CFC12 el HFC-134a.
Los ingenieros de SAE ( Sociedad de Standards de Automóviles ) americanos definen los pasos y procedimientos para el Retrofiting de sistemas de Aire Acondicionado de automóviles, o sea, simplemente el cambio de CFC-12 a HFC-134a.
En algunos automóviles es una operación bastante simple y en otros presenta altas dificultades.

En forma básica puede decirse que algunas partes deberán ser cambiadas como son:



- Filtro secador
- Juntas tóricas
- Aceite lubricante
- Válvula de servicio

Otras podrían ser modificadas o acondicionadas:



- Compresor
- Válvula de expansión

Finalmente hay otras que deben ser estudiadas en cada caso:



- Condensador
- Mangueras

Definición y causas aclaratorias motivantes de retrofit

Dado que la molécula del gas R-134a es inferior a la del R-12 es totalmente necesario el cambio del filtro deshidratador.

- La molécula del R-12 es de 4 Amstrong.
- La molécula del R-134a es de 3 Amstrong

Los filtros usados para R-12 eran de calidad XH-5 y los necesarios para R-134a es de calidad XH-7 o XH-9, estos últimos son adecuados también para instalaciones que funcionan con R-12.


Juntas Tóricas:



El gas R-134a trabaja a temperaturas superiores a las del R-12, es por ello básicamente la necesidad de efectuar el cambio.
Para R-12 se utiliza NBR que soporta hasta 110ºC
Para R-134a se utiliza HNBR Hidrogenado que soporta hasta 130ºC

Aceites Lubricantes:



EL aceite mineral utilizado con el R-12 no es soluble con el R-134a, debiendo ser cambiado por lubricantes sintéticos de las familias de PAG o POL.

Para los Retrofits y con las experiencias obtenidas hasta la actualidad por los ingenieros de SAE, compañías con grandes flotas de taxis, etc. Se ha decidido utilizar los lubricantes Poliol Ester porque admiten residuos de aceite mineral hasta un 5% para temperaturas de hasta -20ºC y un 10% hasta 0ºC.

Los lubricantes Poliol Ester han sido adaptados por los fabricantes de compresores herméticos, semiherméticos y abiertos para usos domésticos e industriales.

Únicamente los fabricantes de compresores para AA del automóvil han adoptado los lubricantes PAG.
Los lubricantes de Poliol Ester son compatibles para instalaciones con lubricantes PAG pudiendo rellenar estas con Poliol Ester.

Compresor:



Los fabricantes de compresores admiten en los Retrofit la utilización de Aceites con base Poliol Ester.

Válvulas de expansión:



Las válvulas de expansión deberían disminuir algo su paso ya que el caudal de R-134a debe ser algo menor. El calor latente de evaporación del HFC-134a es mayor al del CFC-12 por lo que para una misma carga térmica el caudal circulante será menor.

Condensadores:



EL R-134a trabaja a mayores temperaturas por lo cual los condensadores deberán de ser de dimensiones algo mayores.

Mangueras:



Aunque la molécula del R-134a es mas pequeña que la del R-12 la permeabilidad de la manguera, no provoca grandes pérdidas por lo que pueden ser utilizadas.
Si se demuestra que las fugas son muy importantes no quedara mas solución que cambiarlas por otras con barrera de Nylon.

Válvulas de servicio:



Para diferenciar las instalaciones de CFC-12 de las de HFC-134a, las de este nuevo gas son de enchufe rápido, pero también existen acoplamientos que se roscan sobre la válvula de servicio del R-12.

Conclusiones:



Es aconsejable efectuar el Retrofit cuando haya que efectuar una reparación en una instalación de R-12 ya sea por avería o por accidente, utilizando ya recambios de R-134a.

Procedimiento:



1. Si la instalación funciona y contiene R-12 se aconseja poner el motor en marcha, conectar el aire acondicionado y la calefacción al máximo para que el aceite se concentre en el compresor. Después de 15 minutos para el motor, la calefacción y la refrigeración.

2. Desconectar las mangueras del compresor, desmontar este y escurrir todo el aceite.

3. Desmontar el filtro secador y sustituirlo por otro adecuado par a R-134a. No quitar los tapones de protección hasta el momento adecuado.

4. Desconectar las mangueras del condensador y hacer circular nitrógeno si se dispone o R-134a para que expulse el aceite que pueda contener.

5. Hacer circular nitrógeno o R-134a a través de la válvula de expansión, en un principio no se cambiará salvo indicaciones al respecto y dependiendo del modelo de automóvil y del equipo de AA y el evaporador para eliminar los residuos de aceite.

6. Hacer circular nitrógeno o R-134a por las mangueras para eliminar el aceite.

7. Montar las mangueras de nuevo, aprovechando para cambiar las juntas Tóricas por las adecuadas ( si en algún evaporador es difícil desconectar la válvula de expansión y las mangueras, no es absolutamente necesario cambiar las juntas Tóricas, pero si hacer circular nitrógeno o R-134a. )

8. Colocar los acoplamientos en las válvulas de servicio. Estos llevan un adherente que solidifica a partir de 10 minutos y termina a las 72 horas, después de este plazo son indesmontables.

9. Efectuar un vacío prolongado de 1 hora o mas.

10. Mediante un inyector , introducir a través de la válvula de servicio de baja, la cantidad de aceite Poliol Ester adecuada a cada tipo de compresor.

11. Efectuar la carga de R-134a necesaria para cada instalación. Verificar el termostato y regularlo si es necesario y en casos que se indique habrá que cambiar también en el condensador.

Importante:



Según la presión del circuito tenemos dos zonas, una de alta presión y otra de baja. Según el estado del fluido también existen dos zonas, una liquida y otra gaseosa. Por tanto, se definen cuatro zonas distintas:

Expansión: El fluido pierde presión de forma brusca.
Evaporación: El fluido se evapora, quitando el calor quitando el calor a lo que le rodea pasando de liquido a gas.
Compresión: El gas refrigerante se comprime y aumenta de temperatura.
Condensación: El gas a alta presión se enfría y condensa, pasando a liquido.

Rendimiento climático del ciclo de vida



El rendimiento climático del ciclo de vida (LCCP, por sus siglas en inglés) es una medida que incluye la emisión directa de refrigerante del aire acondicionado y el consumo indirecto de energía del vehículo. Durante la instalación, puesta en marcha, mantenimiento y desmantelamiento, se deben minimizar las fugas del sistema y la pérdida de refrigerante.

En los sistemas modernos de aire acondicionado con adecuado reciclaje de refrigerante, aproximadamente el 60% de las emisiones de gases con efecto invernadero están relacionadas al consumo de energía del sistema, y 10% al transporte del peso del sistema. Sólo alrededor del 30% está relacionado al refrigerante, según patrones y condiciones de manejo típicos en Estados Unidos. Los cambios de peso y eficiencia energética afectan significativamente las emisiones de gases con efecto invernadero del sistema.

Las alternativas posibles a los HFC incluyen el dióxido de carbono (usado como refrigerante) y los hidrocarburos, así como otros sistemas más exóticos. Se requiere más trabajo de desarrollo para que estas alternativas sean viables y no está claro si al final superarán a los sistemas modernos de HFC-134a en seguridad del pasajero, costo y rendimiento.

Los sistemas de aire acondicionado que utilizan dióxido de carbono como refrigerante tienen una eficiencia energética menor que los sistemas de HFC, según evaluaciones realizadas por la firma consultora Arthur D. Little. Estos sistemas requieren más energía para la compresión y componentes más voluminosos para un área mayor de transferencia térmica.

Se estima que los costos del sistema de dióxido de carbono son 20% mayores que los de los sistemas de HFC y requieren más desarrollo de compatibilidad, durabilidad, confiabilidad y seguridad de materiales. A. D. Little ha calculado que los costos anuales adicionales de energía utilizada por los consumidores podrían ascender a casi $7 mil millones en los Estados Unidos y a $9 mil millones más en el resto del mundo. Además, los costos de fabricación podrían ser de $100 adicionales por cada sistema de aire acondicionado por vehículo.

Otro refrigerante alternativo son los hidrocarburos, pero todavía existen dudas respecto a su seguridad. Las modificaciones relacionadas a la seguridad probablemente aumentarán el costo del sistema, posiblemente eliminando sus ventajas ambientales.

BIBLIOGRAFÍA



http:geo.ya.com/kwang4×4/aa/pages6.html

Autor:

Ferloro





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